ITMI20010949A1

ITMI20010949A1 - EQUIPMENT FOR THE REALIZATION OF TOE CAPS FOR SAFETY SHOES AND SIMILAR ALUMINUM ITS ALLOY AND LIGHT ALLOYS IN GENERAL AS WELL AS PR

Info

Publication number: ITMI20010949A1
Application number: IT2001MI000949A
Authority: IT
Inventors: Claudio Frulla
Original assignee: Claudio Frulla
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-09
Also published as: EP1385399A2; US20040154779A1; CA2446373A1; MA26175A1; SK14552003A3; WO2002089625A2; BR0205351A; SI21343A; PL366992A1; WO2002089625A3; RU2003135641A; TNSN03111A1; ZA200308566B; ITMI20010949A0; CZ20033058A3

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato si riferisce ad un 'apparecchiatura per la realizzazione di puntali per scarpe di sicurezza e simili in alluminio, sue leghe e leghe leggere in genere, nonché al procedimento per la realizzazione dei puntali. The present invention relates to an apparatus for manufacturing toecaps for safety shoes and the like in aluminum, its alloys and light alloys in general, as well as to the process for manufacturing the toecaps.

Come è noto, i puntali che vengono attualmente utilizzati nelle scarpe di sicurezza o di lavoro vengono normalmente ottenuti in acciaio e presentano uno spessore pressoché costante, essendo prevalentemente realizzati mediante stampaggio di lamiera. As is known, the toecaps which are currently used in safety or work shoes are normally made of steel and have an almost constant thickness, being mainly made by sheet metal stamping.

I puntali di acciaio presentano l'inconveniente di essere relativamente pesanti e di risultare magnetici. Steel ferrules have the drawback of being relatively heavy and magnetic.

Tentativi effettuati di realizzare i puntali in materiale composito, come vetroresina e fibre di carbonio, non hanno dato risultati soddisfacenti, in quanto essi presentano un costo elevatissimo e un grande spessore che danneggia sensibilmente l'estetica della scarpa. Attempts made to make toecaps in composite material, such as fiberglass and carbon fibers, have not given satisfactory results, as they have a very high cost and a great thickness which significantly damages the aesthetics of the shoe.

La realizzazione mediante fusione o stampaggio di alluminio non ha dato buoni risultati in quanto non è stato possibile realizzare un puntale in grado di resistere alla prova di impatto di 200 joule che è imposta dalle norme. ' The realization by casting or molding of aluminum did not give good results as it was not possible to make a tip capable of withstanding the 200 joule impact test that is required by the standards. '

II compito che si propone il trovato è appunto quello di eliminare gli inconvenienti precedentemente lamentati, realizzando un'apparecchiatura per la realizzazione di puntali per scarpe di sicurezza in alluminio sue leghe e leghe leggere in genere, che dia la possibilità di ottenere un puntale in grado di resistere alle prove di impatto, presentando un peso notevolmente ridotto rispetto ai corrispondenti puntali in acciaio. The aim of the invention is precisely that of eliminating the aforementioned drawbacks, realizing an apparatus for the production of toecaps for safety shoes in aluminum alloys and light alloys in general, which gives the possibility of obtaining a toecap capable of to withstand the impact tests, having a considerably reduced weight compared to the corresponding steel ferrules.

Nell'ambito del compito sopra esposto uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un puntale che presenti una struttura interna praticamente esente da gas con molecole particolarmente ravvicinate, in modo da ottenere elevate caratteristiche di resistenza meccanica. Within the scope of the above aim, a particular object of the invention is to provide a tip which has an internal structure practically free from gas with particularly close molecules, so as to obtain high mechanical resistance characteristics.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare una apparecchiatura che consenta di formare il pezzo e, in pratica, di forgiarlo allo stato plastico in assenza di materozza. Another object of the present invention is to provide an apparatus which allows to form the piece and, in practice, to forge it in the plastic state in the absence of a sprue.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura che consenta l'ottenimento di un puntale che, oltre ad essere amagnetico e leggero, sia di costo contenuto. Not least object of the present invention is to provide an apparatus which allows to obtain a tip which, in addition to being non-magnetic and light, is of limited cost.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un'apparecchiatura per la realizzazione di puntali per scarpe di sicurezza e simili in alluminio, sue leghe e leghe leggere in genere, secondo il trovato, comprendente una matrice inferiore ed una matrice superiore associabili a rispettivi piani pressa ed accoppiabili per definire almeno un'impronta, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un punzone introducibile in detta impronta per definire la sagoma del pezzo in realizzazione ed atto a fungere da otturatore del condotto di immissione del metallo liquido in detta impronta. The aforementioned aim, as well as the aforementioned objects and others which will become clearer hereinafter, are achieved by an apparatus for manufacturing toecaps for safety shoes and the like in aluminum, its alloys and light alloys in general, according to the invention, comprising a lower die and an upper die that can be associated with respective press surfaces and can be coupled to define at least one impression, characterized in that it comprises at least one punch that can be inserted into said impression to define the shape of the piece being produced and able to act as a shutter of the duct introduction of the liquid metal into said impression.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un'apparecchiatura per la realizzazione di puntali per scarpe di sicurezza e simili in alluminio, sue leghe e leghe leggere in genere, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of an apparatus for making toecaps for safety shoes and the like in aluminum, its alloys and light alloys in general, illustrated by way of example and non-limiting with the aid of the attached drawings in which:

la figura 1 rappresenta schematicamente l'apparecchiatura, secondo il trovato, con le matrici in posizione aperta; Figure 1 is a schematic view of the apparatus according to the invention with the dies in the open position;

la figura 2 rappresenta l'apparecchiatura con le matrici chiuse durante la fase di immissione del metallo liquido; Figure 2 shows the apparatus with the matrices closed during the step of introducing the liquid metal;

la figura 3 rappresenta l'apparecchiatura durante la fase di formatura del pezzo mediante discesa del punzone; Figure 3 represents the apparatus during the step of forming the piece by descending the punch;

la figura 4 rappresenta la fase di estrazione del pezzo dalla matrice inferiore; figure 4 represents the step of extracting the piece from the lower die;

, la figura 5 rappresenta la separazione del pezzo dal punzone; , figure 5 represents the separation of the piece from the punch;

la figura 6 rappresenta schematicamente il pezzo ottenuto. Figure 6 schematically represents the piece obtained.

Con riferimento alle citate figure, l'apparecchiatura per la realizzazione di puntali per scarpe di sicurezza e simili in alluminio, sue leghe e leghe leggere in genere, secondo il trovato, comprende una matrice inferiore 1 ed una matrice superiore 2 le quali risultano associabili rispettivamente ad un piano pressa inferiore 3 e ad un piano pressa superiore 4. With reference to the aforementioned figures, the apparatus for manufacturing toecaps for safety shoes and the like in aluminum, its alloys and light alloys in general, according to the invention, comprises a lower matrix 1 and an upper matrix 2 which can be associated respectively to a lower press platen 3 and an upper press platen 4.

Le matrici sono reciprocamente accoppiabili, mediante il movimento relativo tra i piani pressa e, preferibilmente, grazie alla discesa del piano pressa superiore, per definire una impronta 5. The dies can be mutually coupled, through the relative movement between the press platens and, preferably, thanks to the descent of the upper press platen, to define an impression 5.

La peculiarità del trovato è costituita dal fatto che, in corrispondenza della impronta 5, è previsto un condotto di immissione del metallo liquido 10 che è connesso ad un gruppo di alimentazione del metallo fuso 11, che è termicamente controllato e che consente di introdurre nella impronta 5 quantità predosate di alluminio liquido o sue leghe. The peculiarity of the invention is constituted by the fact that, in correspondence with the indentation 5, there is provided a duct for introducing the liquid metal 10 which is connected to a supply unit for the molten metal 11, which is thermally controlled and which allows to introduce into the indentation 5 pre-dosed quantities of liquid aluminum or its alloys.

In corrispondenza della matrice superiore 2 risulta previsto un punzone 20 che è associato ad una parte mobile 21 del piano pressa superiore 4, in modo tale da poter realizzare, dopo l'introduzione del metallo fuso all'interno dell'impronta 5, l'introduzione del punzone con definizione della sagoma precisa del pezzo in realizzazione e, inoltre, ottenere la chiusura del condotto di immissione 10 mediante una porzione spianata 22 che chiude la luce del condotto 10 e consente di realizzare un pezzo senza materozza. In correspondence with the upper die 2 a punch 20 is provided which is associated with a movable part 21 of the upper press plane 4, so as to be able to carry out, after the introduction of the molten metal inside the impression 5, the introduction of the punch with definition of the precise shape of the piece being produced and, moreover, to obtain the closure of the inlet conduit 10 by means of a flattened portion 22 which closes the opening of the conduit 10 and allows to make a piece without sprue.

Il punzone 20 realizza in pratica un elemento otturatore per il condotto 10 ed inoltre applica una pressione compresa tra 500 e 1300 kg/cm per realizzare in pratica una forgiatura del metallo liquido, che ottiene una deformazione plastica del materiale prima della sua solidificazione, e, con l'applicazione di pressione, condizioni più favorevoli per quanto concerne la solidificazione. The punch 20 practically produces an obturator element for the duct 10 and also applies a pressure of between 500 and 1300 kg / cm to practically realize a forging of the liquid metal, which obtains a plastic deformation of the material before its solidification, and, with the application of pressure, more favorable conditions for solidification.

Inoltre l'esercitare la pressione in fase di solidificazione dà la possibilità di eliminare sostanzialmente il gas nella struttura del getto e di avvicinare le molecole che in pratica si avvicinano e consentono di realizzare una struttura particolarmente compatta. Furthermore, exerting the pressure during the solidification phase makes it possible to substantially eliminate the gas in the structure of the jet and to bring the molecules closer together, which in practice approach each other and make it possible to create a particularly compact structure.

Questa tecnica è sicuramente innovativa rispetto alle tecniche tradizionali che prevedevano, nel caso di immissione di metallo liquido, di introdurre il materiale dall'alto con un tempo eccessivo prima di ottenere la chiusura dello stampo con possibilità di parziali solidificazioni del metallo liquido e notevoli difficoltà di controllo termico dello stampo; inoltre la pressione era difficilmente regolabile e di volta in volta dovuta alle caratteristiche specifiche del materiale. This technique is certainly innovative compared to traditional techniques which provided, in the case of liquid metal injection, to introduce the material from above with an excessive time before obtaining the closure of the mold with the possibility of partial solidification of the liquid metal and considerable difficulties of thermal control of the mold; moreover the pressure was difficult to adjust and from time to time due to the specific characteristics of the material.

Nella soluzione specifica si ha che la matrice inferiore 1 è dotata di resistenze di riscaldamento inferiori 30 e corrispondentemente la matrice superiore 2 è dotata di resistenze di riscaldamento superiori 31 che consentono un ottimale controllo termico, unitamente alla presenza di termocoppie 35 che eseguono il controllo termico del punzone 20 ove sono previste apposite resistenze di riscaldamento. In the specific solution, the lower matrix 1 is equipped with lower heating resistors 30 and correspondingly the upper matrix 2 is equipped with upper heating resistors 31 which allow optimal thermal control, together with the presence of thermocouples 35 which perform the thermal control of the punch 20 where suitable heating resistances are provided.

Nella realizzazione dello stampaggio è preferibile che la differenza tra la temperatura del metallo prima della formatura e la temperatura delle matrici che realizzano l'impronta sia la più bassa possibile e compresa tra 150 e 250°C, preferibilmente 200°C. In carrying out the molding it is preferable that the difference between the temperature of the metal before forming and the temperature of the matrices which form the impression is as low as possible and between 150 and 250 ° C, preferably 200 ° C.

A quanto detto va anche aggiunto che in corrispondenza dell'impronta 5 risulta previsto un espulsore 40 che è azionabile da un pistone di espulsione 41 associato al piano pressa inferiore, il quale è predisposto per facilitare il distacco del pezzo realizzato, dopo il periodo di solidificazione, per rimuoverlo dall'impronta della matrice inferiore. To what has been said it should also be added that in correspondence with the impression 5 an ejector 40 is provided which can be operated by an ejection piston 41 associated with the lower press surface, which is designed to facilitate the detachment of the piece made, after the solidification period. , to remove it from the lower die impression.

Nella pratica utilizzazione dell'apparecchiatura, secondo il trovato, gli stampi vengono riscaldati ad una temperatura prestabilita tramite le resistenze elettriche 30 e 31 ed il metallo nel forno viene portato alla temperatura desiderata. In the practical use of the apparatus according to the invention, the molds are heated to a predetermined temperature by means of the electric resistances 30 and 31 and the metal in the furnace is brought to the desired temperature.

Per iniziare il ciclo il piano mobile superiore scende velocemente fino a chiudere tra loro la matrice inferiore e la matrice superiore, mantenendo il punzone 20 parzialmente estratto dalla impronta 5. To start the cycle, the upper movable plane quickly descends until the lower die and the upper die close together, keeping the punch 20 partially extracted from the impression 5.

Una volta che è stato eseguito l'accoppiamento delle matrici viene azionato il sistema di dosaggio del metallo liquido, costituito da alluminio e sue leghe, per immettere una quantità di metallo liquido dosato nella impronta 5 tramite il condotto di immissione 10. Once the matrices have been coupled, the liquid metal dosing system, consisting of aluminum and its alloys, is activated to introduce a quantity of liquid metal dosed into the impression 5 through the inlet duct 10.

Terminato il dosaggio viene azionata la discesa del punzone 20, comandata dal cilindro 21, che esegue una discesa ad una velocità preimpostata ed esercita una pressione impostata. At the end of the dosage, the descent of the punch 20 is actuated, controlled by the cylinder 21, which performs a descent at a preset speed and exerts a set pressure.

E' di notevole importanza il fatto che la discesa del pistone 20 effettui automaticamente anche la chiusura del condotto di immissione 10 del metallo liquido. It is of considerable importance that the descent of the piston 20 also automatically closes the inlet conduit 10 of the liquid metal.

Terminata la discesa del punzone 20 inizia il tempo di solidificazione nel corso del quale la pressione aumenterà con una legge preimpostata per eseguire la forgiatura del pezzo indicato con P che è ancora allo stato plastico. Once the descent of the punch 20 has ended, the solidification time begins, during which the pressure will increase with a preset law to forge the piece indicated by P which is still in the plastic state.

Terminato il tempo di solidificazione viene azionato il pistone di espulsione 41 che agisce sull'espulsore 40 con lana salita a velocità prestabilita, contemporaneamente al comando di salita del piano superiore della pressa, punzone 20, fino ad una quota impostata. At the end of the solidification time, the expulsion piston 41 is actuated, which acts on the expeller 40 with the wool rising at a predetermined speed, simultaneously with the command to raise the upper plane of the press, punch 20, up to a set height.

Raggiunta la quota superiore del piano superiore che è stata impostata, viene comandata la salita del punzone 20 con conseguente liberazione del pezzo ottenuto. Once the upper level of the upper plane which has been set has been reached, the ascent of the punch 20 is commanded with consequent freeing of the piece obtained.

Il pezzo ottenuto presenta la peculiarità di avere degli spessori che possono variare da punto a punto in funzione delle necessità di resistenza meccanica del pezzo, cosa questa che non era ottenibile con le tecniche tradizionali che invece partivano dallo stampaggio di una lamiera. The piece obtained has the peculiarity of having thicknesses that can vary from point to point according to the need for mechanical resistance of the piece, something that was not obtainable with traditional techniques that instead started from the stamping of a sheet.

Il poter variare lo spessore del pezzo, in funzione delle esigenze contingenti, dà un'ulteriore possibilità di ridurre il peso del pezzo ottenuto, senza per questo diminuire la resistenza meccanica. Being able to vary the thickness of the piece, according to the contingent needs, gives a further possibility to reduce the weight of the piece obtained, without reducing the mechanical resistance.

Da quanto sopra illustrato si vede quindi come il trovato raggiunta gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che vengono realizzati sia un'apparecchiatura che un procedimento decisamente innovativi grazie al fatto che in pratica si realizza una forgiatura liquida, con possibilità di controllare la fase di solidificazione del pezzo, ottenendo sempre le caratteristiche ottimali. From what has been illustrated above, it can therefore be seen that the invention has achieved the intended aims and in particular it is emphasized that both an apparatus and a decidedly innovative process are realized thanks to the fact that in practice a liquid forging is carried out, with the possibility of controlling the solidification phase of the piece, always obtaining the optimal characteristics.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze. In practice, the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to requirements.

Claims

CLAIMS 1. Apparatus for making toecaps for safety shoes and the like in aluminum, its alloys and light alloys in general, comprising a lower and an upper matrix which can be associated with respective press surfaces and can be coupled to define at least one footprint, characterized by the fact to comprise at least one punch which can be inserted into said impression to define the shape of the piece under construction and able to act as a shutter of the duct for introducing the liquid metal into said impression.

2. Apparatus according to the preceding claim, characterized in that said liquid metal inlet conduit is defined in correspondence with said lower matrix.

3. Apparatus according to the preceding claims, characterized in that said punch is supported by said upper die and is connected to translation means with respect to said die.

4. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that said punch has a flattened portion for closing the communication port between said liquid metal inlet duct and said impression.

5. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that said punch is able to exert a pressure of between 500 and 1300 kg / cm <2> on the liquid metal present in said impression.

6. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises lower heating resistors, in correspondence with said lower matrix and upper heating resistors at said upper matrix, as well as heating resistors of the punch.

7. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the difference between the temperature of the liquid metal before forming and the temperature of said matrices is between 150 and 250 ° C, preferably 200 ° C.

8. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises an ejector provided on the bottom of said impression and connected to an ejection piston for detaching the solidified piece from said impression.

9. Process for the production of toecaps for safety shoes and the like in aluminum, its alloys and light alloys in general, characterized by the fact that it consists of introducing liquid metal into an impression defined by a lower and an upper matrix metered, in introducing in said impression a punch adapted to exert a predetermined pressure on said metal and to block communication with the liquid metal inlet duct, in carrying out the solidification of the piece under pressure for a predetermined time, in carrying out the '' ejection from the piece with respect to the impression and in removing the punch from the piece.

10. Process according to the preceding claim, characterized in that the temperature difference between the liquid metal and the matrices defining said impression is comprised between 150 and 250 ° C, preferably 200 ° C.

11. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that said punch exerts a pressure of between 500 and 1300 kg / cm during the solidification of the piece.

12. Toe cap for safety shoes and the like characterized in that it comprises a body made by molding liquid aluminum, its alloys and light alloys in general, said body having a different thickness at the various points and having no sprue.